隨著最新新興技術(shù)能力的提升和制造業(yè)創(chuàng)新的發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展前景日新月異，新的發(fā)展趨勢(shì)和應(yīng)用領(lǐng)域也不斷涌現(xiàn)。其中，汽車、電子、金屬加工、食品飲料、化工、塑料等多個(gè)行業(yè)仍是工業(yè)機(jī)器人的主要應(yīng)用行業(yè)。激光加工作為一種全新的加工方法，應(yīng)用廣泛，已成功應(yīng)用于鉆孔、切割、焊接、表面淬火、沖擊強(qiáng)化、表面合金化、表面熔覆等多個(gè)加工領(lǐng)域。近十年來，激光技術(shù)還被應(yīng)用于快速成型、3D去除加工、微納加工、機(jī)械拋光、3D打印等領(lǐng)域，激光加工的發(fā)展日新月異。先進(jìn)制造領(lǐng)域智能化、自動(dòng)化和信息技術(shù)的進(jìn)步，促進(jìn)了機(jī)器人技術(shù)和激光技術(shù)的融合。因此，機(jī)器人和激光這兩種智能制造和先進(jìn)制造工具已經(jīng)成為制造業(yè)的標(biāo)配。兩種先進(jìn)技術(shù)的結(jié)合將使兩種技術(shù)得到充分發(fā)揮，徹底實(shí)現(xiàn)工業(yè)實(shí)踐的現(xiàn)代化。本文將介紹機(jī)器人在激光領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀和行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)。
1.激光切割機(jī)器人系統(tǒng)
隨著大功率光學(xué)釬焊激光器的出現(xiàn)和工業(yè)機(jī)器人定位精度的不斷提高，利用工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行激光切割已經(jīng)成為機(jī)器人應(yīng)用和激光切割領(lǐng)域的熱點(diǎn)。機(jī)器人激光切割系統(tǒng)是固定激光發(fā)生器和機(jī)器人運(yùn)動(dòng)序列的創(chuàng)新組合。通過將激光束引導(dǎo)裝置完全集成到機(jī)器人臂中，需要機(jī)器人臂的靈活性和高精度。典型的例子是創(chuàng)鴻機(jī)器人的3D激光非金屬切割，激光束以機(jī)器人RV6L-CO2 CO2激光機(jī)器人為中心。在精密機(jī)械手的控制下，激光束在工件上移動(dòng)。當(dāng)創(chuàng)鴻機(jī)器人跟蹤工件輪廓時(shí)，激光束工作以實(shí)現(xiàn)切割效果。如圖1所示，機(jī)器人RV6L-CO2機(jī)器人是一種五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)器人，具有很高的精度和靈活性。它具有較高的路徑重復(fù)精度，并且在指定的有效載荷下占用較小的空間。這款激光機(jī)器人RV6L-CO2 CO2激光機(jī)器人系統(tǒng)可以對(duì)車輛內(nèi)外飾件、車門和車廂飾件、A、B和C柱飾件、儀表板、天花板、扶手等非金屬材料進(jìn)行切割和打孔。國(guó)內(nèi)使用機(jī)器人進(jìn)行激光切割的企業(yè)很多，工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)作為激光運(yùn)動(dòng)控制的對(duì)象。隨著機(jī)器人市場(chǎng)的普及，機(jī)器人制造過程中不可或缺的激光切割市場(chǎng)將會(huì)有一個(gè)美好的未來。
2.激光焊接機(jī)器人系統(tǒng)
(1)激光焊接
目前，在國(guó)內(nèi)外汽車工業(yè)中，激光焊接機(jī)器人已經(jīng)成為最先進(jìn)的制造技術(shù)并得到廣泛應(yīng)用。德國(guó)汽車、美國(guó)通用汽車、日本豐田汽車等汽車裝配線上，大量使用了激光焊接機(jī)器人代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電阻點(diǎn)焊設(shè)備，不僅提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，而且減輕了車身重量，節(jié)約了大量材料，使企業(yè)獲得了很高的經(jīng)濟(jì)效益，提高了市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。由于普通焊接機(jī)器人大多采用“示教再現(xiàn)”的操作方式，存在加工誤差和焊接熱變形，導(dǎo)致焊接質(zhì)量下降和焊接缺陷。具有實(shí)時(shí)焊縫跟蹤功能的焊接機(jī)器人是解決這一問題的主要手段。實(shí)時(shí)焊縫跟蹤能有效提高成品率。具有該功能的激光焊接機(jī)器人的典型代表是創(chuàng)鴻機(jī)器人的激光焊接系統(tǒng)。
(2)機(jī)器人激光釬焊
激光釬焊是一種以激光為熱源的高精度、高自動(dòng)化、高柔性的焊接技術(shù)。可以實(shí)現(xiàn)不同材料之間的連接，具有更好的間隙適應(yīng)性，更低的熱輸入，更快的加工速度，優(yōu)異的表面質(zhì)量，連接可靠，總連接度高，熱影響小。廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外汽車行業(yè)，可實(shí)現(xiàn)汽車后蓋與車門的焊接。汽車覆蓋件和車門特征的激光焊接：
1.零件連接不需要裝飾板；
2.焊縫直接成型，無需打磨；
3、自動(dòng)化程度提高，節(jié)省勞動(dòng)力；
4.快節(jié)奏可以滿足輸出的需求。
圖3是創(chuàng)鴻激光機(jī)器人應(yīng)用于車門激光釬焊的示例照片。可見機(jī)器人激光系統(tǒng)在汽車領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。
3.機(jī)器人激光熔覆
激光熔覆的工藝參數(shù)主要包括激光功率、激光光斑直徑、光斑散焦、送粉速度、掃描速度、預(yù)熱溫度等。這些參數(shù)對(duì)熔覆部件的稀釋率、表面粗糙度、裂紋和致密性有很大影響。參數(shù)之間也相互作用，相互匹配，這是一個(gè)非常復(fù)雜的過程。應(yīng)采用合理的控制方法將這些參數(shù)控制在激光熔覆工藝允許的范圍內(nèi)。同時(shí)，激光熔覆修復(fù)強(qiáng)化是非標(biāo)準(zhǔn)化的動(dòng)作，不同于生產(chǎn)線上的批量產(chǎn)品。損壞的零件大多是隨機(jī)的、復(fù)雜的，甚至經(jīng)常磨損的零件也只是少數(shù)產(chǎn)品之間的相同零件，而且很多零件的表面不一定是直線或規(guī)則的曲面，這就要求加工頭在一套加工動(dòng)作中根據(jù)要求以許多不同的姿態(tài)工作，這是傳統(tǒng)的多軸機(jī)床難以實(shí)現(xiàn)的。通常，操作者習(xí)慣于手動(dòng)操作加工頭進(jìn)行手動(dòng)操作。同時(shí)，如前所述，要根據(jù)情況及時(shí)調(diào)整工藝參數(shù)，對(duì)操作者的技術(shù)技能、熟練程度和專注力要求非常高。而且這種激光熔覆方式會(huì)造成加工區(qū)域的高溫、激光反射或照射的危害、加工產(chǎn)生的弧光、粉末飛濺造成的空氣粉塵污染等問題，都會(huì)對(duì)一線操作人員的健康造成危害。但是，使用的激光機(jī)器人系統(tǒng)并不相同。它的機(jī)械臂可以模擬人手臂的很多動(dòng)作，強(qiáng)大的電氣控制功能可以在系統(tǒng)中預(yù)設(shè)熔覆工藝所需的參數(shù)，以便及時(shí)調(diào)用和匹配。機(jī)器人可以在運(yùn)行命令中加入各種外部控制指令，使這項(xiàng)工作經(jīng)過預(yù)編程后可以無人值守完成，從而避免對(duì)操作人員的傷害，防止長(zhǎng)時(shí)間工作大型工件帶來的疲勞。而且機(jī)器人在參數(shù)控制上比人工方式精確得多。目前市場(chǎng)上有很多機(jī)器人激光熔覆。以創(chuàng)鴻機(jī)器人激光熔覆系統(tǒng)為例。圖4顯示了創(chuàng)鴻機(jī)器人激光金屬沉積熔覆的過程。使用這種工業(yè)機(jī)器人不僅可以代替人工操作，避免人為的手動(dòng)錯(cuò)誤，而且可以準(zhǔn)確設(shè)置加工參數(shù)，實(shí)現(xiàn)即時(shí)有效的控制，還可以避免激光修復(fù)工作中環(huán)境因素對(duì)人體的危害。兩種先進(jìn)技術(shù)的有效結(jié)合，使傳統(tǒng)的零件修復(fù)和強(qiáng)化工作更有前途。
4.機(jī)器人激光硬化處理
淬火是一種應(yīng)用于鋼件的表面熱處理，可以大大增強(qiáng)鋼件的硬度。這對(duì)于需要高耐磨性的鋼件，如鋼板沖壓模具，是非常重要的。首先進(jìn)行800-1000的加熱過程，然后進(jìn)行快速冷卻。這將改變鋼的結(jié)構(gòu)。如果用激光進(jìn)行硬化，由于是高度局部化的熱源，會(huì)使只有表面被硬化，而使零件的核心保持原狀；“這使得零件不那么脆，零件的變形會(huì)小得多，因?yàn)樽饔迷诹慵系臒崃扛佟Ｔ偌由蠙C(jī)器人的靈活性，機(jī)器人激光這種柔性系統(tǒng)的引入，使得激光硬化能夠高效運(yùn)行，從復(fù)雜的小原稿到大型的重量級(jí)原稿。圖5顯示了創(chuàng)鴻機(jī)器人的激光淬火系統(tǒng)及其工作畫面。
東莞市創(chuàng)鴻激光智能科技有限公司是一家從事激光焊接，切割，打標(biāo)，激光自動(dòng)化于一體的激光智創(chuàng)型企業(yè)。公司位于東莞大朗鎮(zhèn)，占地面積近5000平米。公司產(chǎn)品線豐富，專注細(xì)分領(lǐng)域開挖，在水龍頭行業(yè)，運(yùn)動(dòng)器材行業(yè)，小家電行業(yè)，電力行業(yè)，齒輪行業(yè)，鋁門窗行業(yè)，汽車行業(yè)，電機(jī)行業(yè)開發(fā)出了面對(duì)市場(chǎng)，實(shí)用，安全，穩(wěn)定，性價(jià)比高的一系列單機(jī)，專機(jī)，產(chǎn)線等產(chǎn)品。
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